本文關(guān)鍵詞：大功率光伏陣列模擬器的研究

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【摘要】：使用太陽能光伏電池模擬器代替實際光伏電池陣列進行光伏發(fā)電系統(tǒng)的實驗研究,可以大大縮短研發(fā)周期,降低開發(fā)成本,提高研發(fā)效率以及實驗數(shù)據(jù)的可信度。隨著光伏發(fā)電功率等級的逐步提高,光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的研究工作將變得越來越棘手。因此,大功率光伏電池陣列模擬器的研究已顯得尤為重要。本文首先介紹了太陽能光伏系統(tǒng)的整體架構(gòu)及各部分的功能,分析了光伏電池的工作原理、等效電路及其工程數(shù)學模型,搭建了相應的仿真模型。對光伏電池在標準外界環(huán)境和變環(huán)境條件下的I-V、P-V特性曲線進行了仿真實驗,為模擬器系統(tǒng)的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。本文所設計的模擬器系統(tǒng)單模塊主電路采用單級Boost型DC/DC拓撲結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡單,在完成DC/DC電壓變換的同時能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)校正等優(yōu)點。詳細地分析了主電路的工作原理及工作過程,對重要參數(shù)進行了設計計算。對多模塊并聯(lián)均流實現(xiàn)大功率輸出的可行性做了理論上的研究與分析。針對模擬器的兩種智能控制算法-模糊控制算法、模糊PID控制算法進行了研究,并根據(jù)本文設計的模擬器系統(tǒng)設計了相應的模糊PID控制器。該模糊PID控制算法綜合了PID控制算法和模糊控制算法各自優(yōu)點,使模擬器具有較快的響應速度和精準的追蹤效果。通過光伏電池工程數(shù)學模型將采集到的模擬器輸出電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬器參考輸出電流,與模擬器實際輸出電流作比較,得出電流誤差信號并微分得出誤差改變量,作為模糊控制器的輸入,經(jīng)過模糊控制器的處理得到PID控制器三參數(shù)的改變量并對PID初始參數(shù)值進行調(diào)整,進一步得到控制模擬器輸出特性的開關(guān)占空比,從而實現(xiàn)對光伏電池輸出特性的模擬跟蹤。為了檢驗多模塊并聯(lián)主電路設計的有效性及算法的優(yōu)越性,建立了Matlab、 Psim聯(lián)合仿真電路模型。對模擬器雙模塊并聯(lián)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和負載、環(huán)境突變時的動態(tài)特性進行了仿真實驗驗證。仿真結(jié)果表明本文所采用的并聯(lián)主電路拓撲結(jié)構(gòu)及算法能夠快速準確地追蹤參考工作點的變化,實現(xiàn)各種環(huán)境條件下太陽能電池特性曲線的完整模擬。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615;TM914.4

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